Чем отличаются пускатели от контакторов
Предназначение этих видов устройств практически одинаковое, но разница все же имеется. Принцип работы этих устройств также одинаковый, поскольку их работа основана на принципе работы электрического магнита. Рассчитаны они для работы в цепях постоянного тока, с напряжением до 440V, а также в цепях переменного тока с напряжением до 600 V. Те и другие имеют:
- Рабочие (силовые) контакты, для управления работой нагрузки.
- Вспомогательные (управляющие) контакты, обеспечивающие функционирование сигнальных устройств.
Казалось бы, разницы нет, но она есть и достаточно существенная. Пускатели выпускаются для работы на малые токи до 10А, а вот контакторы предназначены для коммутации электрических цепей с большими токами, которые составляют сотни ампер. В связи с этим, их конструкция может отличаться из-за наличия дугогасительных камер.
Кроме этого, пускатели выпускаются в корпусах из прочной пластмассы, а контакторы корпусов не имеют (в большинстве случаев), поэтому их установка требует защищенных мест, вроде боксов, вход в которые не возможен для посторонних лиц, кроме обслуживающего персонала. Кроме этого, контакторы должны быть защищены от влаги, пыли и грязи.
Пускатели в основном предназначаются для включения/отключения асинхронных 3-х фазных электродвигателей. В связи с этим данные устройства оборудованы 3 парами рабочих контактов, а также вспомогательными контактами, которые обеспечивают подачу питания на пускатель в рабочем режиме. Подобные функциональные возможности достаточно универсальные, поэтому пускатели используются для управления работой различных устройств, находящихся на значительном удалении.
Поскольку их принцип работы практически не отличается, то зачастую пускатели называют «малогабаритными контакторами». В основном это можно встретить в прайс-листах, хотя ранее четко разграничивались контакторы и пускатели. Как правило, даже электрики и те больше работали с пускателями.
Принцип работы и устройство
Очень важно понять, на чем основан принцип работы пускателей, а также как они устроены, чтобы лучше понимать схему подключения.
Основу конструкции представляет электрический магнит, который, в свою очередь, состоит из подвижной и неподвижной части. Магнитопровод отличается «Ш» — образной формой, при этом он как бы разрезан по середине и установлен «ногами» друг против друга.
Как правило, нижняя часть является неподвижной и надежно закреплена на корпусе. Верхняя часть является подвижной и установлена на пружинах, которые автоматически отключают пускатель, если на катушке отсутствует рабочее напряжение. Следует отметить, что выпускаются пускатели на различное рабочее напряжение, от 12 до 380 вольт. Катушки легко меняются, поэтому пускатели достаточно ремонтопригодные и наиболее слабым звеном является именно катушка. Кроме этого, у пускателя имеются также подвижные и неподвижные контакты, как силовые, так и управляющие. Подвижные контакты располагаются на подвижной части магнитного пускателя.
Когда катушка обесточена, подвижные контакты находятся в разомкнутом состоянии за счет действия пружины. Когда нажимается кнопка «Пуск» на катушке появляется напряжение. В результате подвижная часть сердечника притягивается, а вместе с ней и подвижные контакты. Соединяясь с неподвижными контактами, образуется электрическая цепь, в результате чего на управляющем устройстве (электродвигателе) появляется рабочее напряжение: двигатель запускается. Это можно увидеть на картинке ниже.
Когда нажимается кнопка «Стоп», напряжение на катушке исчезает и верхняя, подвижная часть, за счет действия пружины, возвращается в исходное состояние. Контакты размыкаются, электрическая цепь пропадает, как и напряжение на электродвигателе: электрический двигатель останавливается. Электромагнит срабатывает, как от постоянного, так и от переменного напряжения, главное, чтобы катушка была рассчитана на рабочее напряжение.
Бывают пускатели с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, при этом последние наиболее распространенные и наиболее востребованные.
Кнопка «Стоп».
Кнопку «Стоп» легко отличить по красному цвету.
В кнопке используется размыкающий (нормально замкнутый) контакт, через который проходит напряжение питания в схему управления пускателем.
В начальном положении, когда кнопка не нажата, подвижный контакт кнопки поддавливается снизу пружиной и собой замыкает два неподвижных контакта, соединяя их между собой. И если кнопка стоит в электрической цепи, то в этот момент через нее протекает ток.
Когда же необходимо разомкнуть цепь — кнопку нажимают, подвижный контакт отходит от неподвижных контактов и цепь размыкается.
При отпускании кнопка опять возвращается в исходное положение пружиной, поддавливающей подвижный контакт, и он опять замыкает собой оба неподвижных контакта. На рисунке показаны контакты кнопки в нажатом и не нажатом положении.
Кнопка «Пуск».
Как правило, кнопку «Пуск» раскрашивают в черный или зеленый цвета.
В кнопке используется замыкающий (нормально разомкнутый) контакт, при замыкании которого через кнопку начинает проходить электрический ток.
Кнопка «Пуск» устроена так же, как и кнопка «Стоп», и отличается лишь только тем, что в начальном положении ее подвижный контакт не замыкает неподвижные контакты — то есть всегда находится в не замкнутом состоянии. В левой части рисунка видно, что подвижный контакт не замкнут и пружиной поддавливается вверх.
При нажатии на кнопку подвижный контакт опускается и замыкает оба неподвижных контакта. Когда же кнопка отпускается, то ее подвижный контакт под действием пружины возвращается в исходное верхнее положение и контакты размыкаются.
Схемы подключения магнитного пускателя.
Первая, классическая схема, предназначена для обычного пуска электродвигателя: кнопку «Пуск» нажали – двигатель включился, кнопку «Стоп» нажали – двигатель отключился. Причем вместо двигателя Вы можете подключать любую нагрузку, например, мощный ТЭН.
Для удобства понимания схема разделена на две части: силовая часть и цепи управления.
Силовая часть запитывается от трехфазного переменного напряжения 380В с фазами «А» «В» «С». В силовую часть входит: трехполюсный автоматический выключатель QF1, три пары силовых контактов магнитного пускателя 1L1-2T1, 3L2-4T2, 5L3-6T3 и трехфазный асинхронный эл. двигатель М.
Цепь управления получает питание от фазы «А».
В схему цепи управления входят кнопка SB1 «Стоп», кнопка SB2 «Пуск», катушка магнитного пускателя КМ1 и его вспомогательный контакт 13НО-14НО, включенный параллельно кнопке «Пуск».
При включении автомата QF1 фазы «А», «В», «С» поступают на верхние контакты магнитного пускателя 1L1, 3L2, 5L3 и там дежурят. Фаза «А», питающая цепи управления, через кнопку «Стоп» приходит на контакт №3 кнопки «Пуск», вспомогательный контакт пускателя 13НО и так же остается дежурить на этих двух контактах. Схема готова к работе.
При нажатии на кнопку «Пуск» фаза «А» попадает на катушку пускателя КМ1, пускатель срабатывает и все его контакты замыкаются. Напряжение появляется на нижних силовых контактах 2Т1, 4Т2, 6Т3 и уже от них поступает на эл. двигатель. Двигатель начинает вращаться.
Вы можете отпустить кнопку «Пуск» и двигатель не отключится, так как с использованием вспомогательного контакта пускателя 13НО-14НО, подключенного параллельно кнопке «Пуск», реализован самоподхват.
Получается так, что после отпускания кнопки «Пуск» фаза продолжает поступать на катушку магнитного пускателя, но уже через свою пару 13НО-14НО. На нижнем рисунке стрелкой показано движение фазы «А».
А если не будет самоподхвата, придется все время держать нажатой кнопку «Пуск» пока будет работать эл. двигатель или любая другая нагрузка, питающаяся от магнитного пускателя.
Чтобы отключить эл. двигатель достаточно нажать кнопку «Стоп»: цепь разорвется, управляющее напряжение перестанет поступать на катушку пускателя, возвратная пружина вернет сердечник с силовыми контактами в исходное положение, силовые контакты разомкнутся и отключат двигатель от трехфазного питающего напряжения.
А теперь рассмотрим монтажную схему цепи управления пускателем.
Здесь все практически так же, как и на принципиальной схеме, за небольшим исключением реализации самоподхвата.
Чтобы не тянуть лишний провод на кнопку «Пуск», ставится перемычка между выводом катушки и одним из ближних вспомогательных контактов: в данном случае это «А2» и «14НО». А уже с противоположного вспомогательного контакта провод тянется непосредственно на контакт №3 кнопки «Пуск».
Ну вот, мы с Вами и разобрали простую классическую схему подключения магнитного пускателя. Также на одном пускателе можно собрать схему автоматического ввода резерва (АВР), которая предназначена для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергией.
Ну а если остались вопросы или сомнения по работе пускателя, то посмотрите видеоролик, из которого Вы дополнительно подчерпнете нужную информацию.
Следующая схема будет немного сложнее этой, так как в ней будут задействованы два магнитных пускателя и три кнопки и называется эта схема реверсивной. При помощи такой схемы можно будет, например, вращать двигатель влево – вправо, поднимать и опускать лебедку.
А пока досвидания.
Удачи!
Преимущества реализации такой схемы подключения
- Коммутатор и манипулятор управления (кнопка) могут быть разнесены. То есть, управляющий элемент располагается в непосредственной близости от оператора, а массивный коммутатор можно разместить в любом удобном месте.
- Возможно управление с помощью ножного привода (руки остаются свободными). Это позволяет лучше контролировать электроустановку и удерживать обрабатываемую деталь.
- Схема подключения выносного пускателя позволяет разместить устройства безопасности. Например, защиту от короткого замыкания или тепловые реле, срабатывающие при температурных перегрузках. Кроме того, такая схема позволяет реализовать механическую защиту: при перемещении подвижных частей электроустановки до критической отметки, срабатывает концевой выключатель, и магнитный пускатель размыкается.
- Дистанционное расположение управляющих элементов позволяет расположить аварийную кнопку в удобном месте, что повышает безопасность эксплуатации.
- Есть возможность установить единый кнопочный пост для управления большим количеством магнитных пускателей при расположении электроустановок в разных местах и на большом удалении. Схема подключения через такой пост предполагает использование слаботочной управляющей проводки, что экономит средства на приобретение дорогостоящих силовых кабелей.
- Для управления одним пускателем можно установить несколько кнопочных постов. В таком случае управление электроустановкой с каждого поста будет равнозначным. То есть, можно запустить электродвигатель с одной точки, а выключить с другой. Схема подключения нескольких кнопочных постов на иллюстрации:
- Магнитные контакторы можно интегрировать в электронную систему управления. В этом случае команды на пуск и отключение электроустановок подаются автоматически, по заданному алгоритму. Организовать такую систему с помощью механических (ручных) включателей невозможно.
Подключение асинхронного двигателя на 380 В через пускатель с катушкой на 220 В
Эта схема отличается только тем, что в ней подключаются к контактам L1, L2, L3 три фазы и также три фазы идут на нагрузку. На катушку пускателя — контакты A1 или A2 — заводится одна из фаз. На рисунке это фаза B, но чаще всего это фаза С как менее нагруженная. Второй контакт подсоединяется к нулевому проводу. Также устанавливается перемычка для поддержания электропитания катушки после отпускания кнопки ПУСК.
Схема подключения трехфазного двигателя через пускатель на 220 В
Как видите, схема практически не изменилась. Только в ней добавилось тепловое реле, которое защитит двигатель от перегрева. Порядок сборки — в следующем видео. Отличается только сборка контактной группы — подключаются все три фазы.
Схема подключения магнитного пускателя на 220 В
Здесь ток на магнитную катушку КМ 1 подается через тепловое реле и клеммы, соединенных в цепь кнопок SB2 для включения — «пуск» и SB1 для остановки — «стоп». Когда мы нажимаем «пуск» электрический ток поступает на катушку. Одновременно сердечник пускателя притягивает якорь, в результате чего происходит замыкание подвижных силовых контактов, после чего напряжение поступает на нагрузку. При отпускании «пуск» не происходит размыкание цепи, поскольку параллельно этой кнопке выполнено подключение блок-контакта КМ1 с замкнутыми магнитными контактами. Благодаря этому на катушку поступает фазное напряжение L3. При нажатии «стоп» питание отключается, подвижные контакты приходят в исходное положение, что приводит к обесточиванию нагрузки. Те же процессы происходят при работе теплового реле Р – обеспечивается разрыв ноля N, питающего катушку.
Методы защиты
Магнитные пускатели служат не только для подключения и отключения нагрузки, но и для защиты двигателей. Для трехфазных двигателей переменного тока опасны две вещи:
- Короткое замыкание (неважно, на корпус, между обмотками или межвитковое).
- Перекос фаз или пропажа одной или двух из них.
Тепловое реле помогает бороться с первым явлением. Основным его элементом является биметаллическая пластинка. В холодном состоянии она имеет одну форму, в нагретом — другую. Через нее пропускают рабочий ток, идущий на электродвигатель, который ее греет. Чем сильнее ток, тем больше она нагревается. Для того чтобы пластина не меняла свою форму раньше времени, ее деформируют.
Через изоляционный материал к ней прикрепляют подвижный нормально замкнутый контакт, который входит в схему управления катушкой МП. При превышении тока пластина меняет свою форму и размыкает контакт, что ведет к срабатыванию МП и остановке двигателя. Всего таких реле ставят по два на МП, по одному на фазу. Третья фаза в любом случае будет связана с этими двумя.
Безопасность напряжения
Что касается напряжения, здесь дела обстоят сложнее. Можно, конечно, на каждую фазу поставить по реле напряжения, но это усложнит схему, что, в свою очередь, приведет к удорожанию конструкции.
Частично эта проблема решается самой катушкой. Если это катушка на 220 В, то питание она берет с одной из фаз.
Когда напряжение на этой фазе пропадает, катушка обесточивается, и МП отключается.
Еще лучше, если катушка на 380 В — тогда защищены две фазы, но при исчезновении напряжения на третьей, защита не сработает. Можно поставить дополнительное реле, запитав его от незащищенной фазы, а его нормально разомкнутые контакты включить в цепь управления катушкой МП. Тогда при потере напряжения на этой фазе реле отключится, и цепь питания катушки МП будет разорвана.
У такого решения есть существенный недостаток. Чтобы МП включился, необходимо чтобы это реле уже было запущено, а этого не произойдет, пока МП не включится, потому что реле запитывается от фазы, идущей после МП.
Подключить реле к кнопке «пуск» нельзя, произойдет межфазное короткое замыкание. В этом случае можно использовать сдвоенную кнопку «пуск», взяв напряжение с одноименной фазы перед МП.
Тогда после включения МП реле будет работать в штатном режиме.
Есть другой, более оригинальный, способ. Как известно, на временной шкале напряжение между тремя фазами в любой промежуток времени равно нулю. Если ко всем фазам подключить одним концом конденсатор емкостью 20 мкФ, а другие концы соединить между собой, то получится «звезда», в центре которой будет 0.
Обратите внимание
Подключают реле, рассчитанное на напряжение 220 В между центром «звезды» и нулевым проводом. Когда напряжение есть во всех фазах, реле отключено.
Когда в одной или двух фазах напряжение пропадает, в центре «звезды» появляется напряжение, в этом случае реле срабатывает.
Его нормально замкнутые контакты размыкаются (а они включены в схему управления катушкой МП), прерывая цепь в катушке МП.
Это очень чувствительная схема, которая реагирует даже на перепады напряжения. Чтобы снизить чувствительность, необходимо понизить емкость конденсаторов. Напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В. Даже при выходе из строя любого конденсатора схема сработает, т. к. будет нарушена симметрия.
Видео по теме
Реверсивная схема подключения электродвигателя через пускатели
В некоторых случаях необходимо обеспечить вращение двигателя в обе стороны. Например, для работы лебедки, в некоторых других случаях. Изменение направления вращения происходят за счет переброса фаз — при подключении одного из пускателей две фазы надо поменять местами (например, фазы B и C). Схема состоит из двух одинаковых пускателей и кнопочного блока, который включает общую кнопку «Стоп» и две кнопки «Назад» и «Вперед».
Реверсивная схема подключения трехфазного двигателя через магнитные пускатели
Для повышения безопасности добавлено тепловое реле, через которое проходят две фазы, третья подается напрямую, так как защиты по двум более чем достаточно.
Пускатели могут быть с катушкой на 380 В или на 220 В (указано в характеристиках на крышке). В случае если это 220 В, на контакты катушки подается одна из фаз (любая), а на второй подается «ноль» со щитка. Если катушка на 380 В, на нее подаются две любые фазы.
Также обратите внимание, что провод от кнопки включения (вправо или влево) подается не сразу на катушку, а через постоянно замкнутые контакты другого пускателя. Рядом с катушкой пускателей изображены контакты KM1 и KM2. Таким образом реализуется электрическая блокировка, которая не дает одновременно подать питание на два контактора.
Магнитный пускатель с установленной на нем контактной приставкой
Так как нормально замкнутые контакты есть не во всех пускателях, можно их взять, установив дополнительный блок с контактами, который называют еще контактной приставкой. Эта приставка защелкивается в специальные держатели, ее контактные группы работают вместе с группами основного корпуса.
На следующем видео реализована схема подключения магнитного пускателя с реверсом на старом стенде с использованием старого оборудования, но общий порядок действий понятен.
Нереверсивная схема
Эта методика применяется, если нет необходимости менять в процессе работы направление вращения двигателя. В базовом исполнении, для 220 вольтовых катушек подобные схемы будут иметь вид:
Та же схема, но для 380 вольтовых катушек:
В состав каждой из них входят следующие элементы:
- Автомат включения (QF),
- Магнитный пускатель (KM1),
- Блокирующие контакты (БК),
- Реле тепловой защиты (P),
- Двигатель асинхронного типа (M),
- Предохранительный элемент (ПР),
- Органы управления или кнопки (Пуск, Стоп).
После подключения питания через автоматический выключатель QF, нажимается кнопка Пуск, которая замыкает контакты и подает напряжение на КМ1 Он осуществляет ввод в работу двигателя. После этого, кнопку Пуск можно отпустить, так как сработает блокировка на контактах БК. Отключение питания в автоматическом режиме происходит при падении напряжения (размыкаются удерживающие контакты БК) или перегрузке (срабатывает тепловое реле или предохранитель). Также можно остановить подачу напряжения вручную, через кнопку Стоп.
Схема комбинации звезды и треугольника
Схемы «звезда» и «треугольник» являются наиболее распространенными при подключении двигателя к электрической линии. В первом случае он будет работать плавно, но не сможет развить полную мощность. Соединение треугольником, в свою очередь, не дает столь ровных оборотов, но позволяет развить полную мощность, вплоть до полуторакратной паспортной.
В двигателях большой мощности часто используют интересный ход: первоначальный плавный ввод организовывается по звезде, а после выхода на необходимые обороты, автоматически переходят на треугольник. Это позволяет в том числе значительно снизить потребляемые пусковые токи. Примерная схема включения пускателя и реле времени в таком режиме будет иметь следующий вид:
Специфические виды пускателей и схемы их работы
Помимо типичных задач, эти устройства, в силу своего функционала, могут использоваться и в более специфических условиях. Рассмотрим их кратко на примере тиристорного пускателя, взрывозащищенных коммутаторов типа ПВР-125р и ПВИ-250 В, подключения через контакторы терморегуляторов и организация АВР.
Тиристорные пускатели и схема их включения
Особенность данного типа пусковых реле состоит в том, что в них не используется метод прямого физического разрыва цепи. То есть, они являются бесконтактными и в принципе лишены ключевых недостатков привычных устройств (механического износа контактов, образования дуги и т.д.). Правильно включить электродвигатель можно на тиристорных устройствах ПТ, схема подключения которых выглядит следующим образом:
В цепи задействованы следующие элементы:
- L1, L2, L3 – фазные провода (полюса),
- ТА1, ТА 2 – трансформаторы тока,
- R1, R 2 – резисторы,
- VD1, VD 2 – транзисторы,
- VS1…VS6 – тиристоры,
- БУ – блок управления,
- SB1, SB2 – кнопки «Пуск» и «Стоп».
Пускатели типа ПВР-125р и ПВИ-250 В
Электродвигатели используются не только в более-менее привычных нам условиях: к примеру, на различных горнодобывающих предприятиях, шахтах и т.п., где сохраняется потенциальная взрывоопасная обстановка, запыленность и прочие негативные факторы. Следовательно, исполнение пусковых устройств должно предусматривать подобные ситуации. В таких условиях находят применение релейные модули ПВР-125р и ПВИ-250 В(БТ).
Пускатель типа ПВР является реверсивным модульным блоком, который монтируется во взрывозащищенном корпусе. Он используется для ввода в работу трехфазных электродвигателей различно горнодобывающей техники, работающей в выработке угольных шахт. К ПВР предъявляются особые требования в части противодействия метану и пыли.
Пускатель ПВР-125р
Пускатель ПВИ-250 В (БТ, Д) используется в таких же условиях, как и ПВР, но исходя из маркировки обладает еще и искрозащитой. Предназначен для включения и выключения двигателей шахтной техники. Через ПВИ-250 обеспечивается дополнительная защита от возможных коротких замыканий или перегрузок в сети.
Пускатель ПВИ-250 В
Подключение терморегуляторов посредством пусковых реле
Теплый пол или обогреватель инфракрасного типа дополнительно комплектуются терморегуляторами, для поддержки необходимого температурного фона. Использовать их можно не только в бытовых, но и в промышленных масштабах. Примерная схема подключения такой системы, когда терморегулятор цепи подключают не напрямую, а через контактор, выглядит следующим образом:
Формирование АВР на пускателях
Еще одним случаем, когда востребовано использование коммутаторов, является обустройство систем АВР (аварийного ввода резерва). Таким образом повышается надежность электроснабжения, поскольку существует как минимум два его источника. Правильно организовать узел ввода на АВР можно по такой схеме:
Здесь можно видеть два источника питания (1 и 2), автоматические выключатели на каждой из линий (АВ1, АВ2), пускатели и их контактные узлы (ПМ1 и ПМ2). На случай, если источники электроэнергии не являются полностью независимыми (например, одна из линий идет от условного соседа), в схеме предусмотрено реле контроля напряжения РКН, которое выбирает гарантированную линию ввода.
Пусковые магнитные устройства являются одними из важнейших элементов для правильного ввода в работу электрооборудования, в частности, двигателей синхронного типа, в том числе и в опасных условиях шахт (речь идет о контакторах ПВР и ПВИ). Подключение может быть организовано по прямой, реверсивной и комбинированной схеме (звезда-треугольник). Кроме того, пускатели находят широкое применение и в других областях, где нет необходимости использования двигателей, например, для организации подвода питания к домовым сетям или к системам обогрева по терморегуляторам, по прямому или резервному источнику (АВР).
В заключение
Применение магнитных пускателей позволяет автоматизировать различные процессы, в которых применяются электрические двигатели. Достаточно в схему включить различные датчики, и они будут управлять работой различных мощных устройств, при этом управляющие мощности значительно меньше. Кроме этого, допустимо управлять различной аппаратурой, находящейся на значительном удалении, воспользовавшись современными технологиями дальней связи, особенно цифровой.